基于人工智能的軌道交通信號配時自動控制方法探討核心探索

郭京威

摘 要：傳統(tǒng)的軌道交通信號配時系統(tǒng)的使用效果并沒有達到理想的完美標(biāo)準(zhǔn)，從交通信號配置的整體效果來判斷，還存在疏漏?，F(xiàn)代的人工智能技術(shù)成熟穩(wěn)定為軌道交通信號配時自動化控制提出了全新的工作思路。從城市軌道交通信號配時的現(xiàn)實狀況出發(fā)，利用科學(xué)的計算方式，結(jié)合軌道交通信號配時工作原理。設(shè)計全新的人工智能的軌道交通信號配時自動控制方法。本文將對其需要重視的要點內(nèi)容進行梳理，形成系統(tǒng)邏輯的工作思路。

關(guān)鍵詞：人工智能;軌道交通信號;自動控制方法;重點分析

0 引言

城市軌道交通向著集成化智能化發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，城市的軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜，整個信號配時控制需要分析的現(xiàn)實情形較多。這樣的客觀真實情況為軌道交通信號配時設(shè)計帶來了困難，為了解決交通擁堵問題，減緩城市軌道交通的壓力。人工智能的科學(xué)計算方式為解決這樣復(fù)雜的情況提供了有效的方式。

1 人工智能軌道交通信號配時的工作設(shè)計原理

人工智能軌道交通信號配時的工作設(shè)計原理需要做好交通信號的燈亮順序安排工作。具體的時間長短安排，停頓頻率，信號燈種類等因素的安排需要利用人工智能順利完成計算分析，實現(xiàn)對城市軌道交通的運行最佳配置。完成在有限的時間內(nèi)盡可能地通行更多的車輛，減少車輛的擁堵情況。利用人工智能技術(shù)設(shè)計的軌道交通信號配時裝置主要有三種類型。配時自動控制系統(tǒng)中通過感應(yīng)控制對交通路口的交通信息流進行記錄，并根據(jù)交通信息流的大概情況來對交通信號燈進行智能控制，從而實現(xiàn)自動化的疏導(dǎo)車輛。配時自動控制系統(tǒng)中通過自適應(yīng)控制，通過感應(yīng)控制交通信號的參數(shù)進行在線實時控制，這樣就可以具體結(jié)合目前交通路口的實際通行狀況對過往車輛進行有效的調(diào)節(jié)。配時自動控制系統(tǒng)中通過定時控制，對城市各個交通路口的交通信號信息進行識別，然后通過后臺軟件，可以自動地設(shè)置一個固定的交通信號配時體系，對來往的車輛進行指揮通行。人工智能軌道交通信號配時自動裝置系統(tǒng)完成自動化配置的方式主要可以作為兩個工作部分完成。首先出于實現(xiàn)對軌道交通系統(tǒng)分配最佳方式，需要做好搭建模型內(nèi)部的智能算法安排，實現(xiàn)最優(yōu)解安排，完成對交通信號的自動化管控工作。結(jié)合正確的軌道信號周期設(shè)置，軌道交通信號所處地段交通流量，信號飽和度，明確各個交通路口車輛通過量。

2 軌道交通信號配時類型

2.1 智能交通信號控制

智能交通信號控制使用感應(yīng)控制算法完成對交通流量在各個時段變化，具體需要事先調(diào)查好車輛通過該信號點所花費的時間，提升對收集時間數(shù)據(jù)的精確度。針對交通高峰期出現(xiàn)的車輛通過時間延遲，車輛整體排隊時間延長，車輛陸續(xù)到達信號點的停留時間增加，等待信號更改的留置車輛增多。針對這種現(xiàn)象要根據(jù)一天之內(nèi)不同的時間段的車流量進行隨機應(yīng)變，避免車輛在該交通信號點停滯過久造成車輛擁堵。完成智能交通信號控制的辦法有兩種，主要是建立科學(xué)的分析數(shù)據(jù)模型，計算得出正確的分析方法?？梢允褂米顑?yōu)化理論分析方式和運籌學(xué)實現(xiàn)對各個交通信號崗的綠燈時間長短計算，保證車輛盡快疏通。但是智能控制軌道交通信號的方式并不能帶來理想的工作效果，整個交通系統(tǒng)的配時設(shè)計具有隨機性，并不符合城市交通復(fù)雜的運行情況。此外智能化的設(shè)計模式無法構(gòu)建合適的數(shù)學(xué)模型，即使成功搭建數(shù)學(xué)模式進行分解解讀，也不能對真實的軌道交通信號配時實現(xiàn)實時有效管控。隨著人工智能技術(shù)的研究轉(zhuǎn)向下一個階段，可以明顯發(fā)現(xiàn)遺傳算法，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算方式等科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方式能夠為軌道交通信號配時帶來更好的發(fā)展方向。

2.2 定時控制方式

軌道交通信號配時還可以使用定時信號配時的方式完成作業(yè)。定時控制方式是利用交通效益和交通延誤作為工作核準(zhǔn)方式，為了保持各個位置的綠色信號時間安排比例符合交通高峰時期需要的比重，減少交通延誤需要的最佳時長。但是城市的交通運行情況，人員流通等內(nèi)容會隨著現(xiàn)實條件的變化而出現(xiàn)周期性的改變。為了保證定時控制方式能夠始終滿足城市軌道交通的疏通需要，相關(guān)工作人員要進行定期的相關(guān)數(shù)據(jù)收集工作，重新完成數(shù)據(jù)計算，配置新型方案，減少交通擁堵情況的出現(xiàn)。由此可見這種方式顯然無法滿足現(xiàn)代社會的城市復(fù)雜的軌道交通運行現(xiàn)狀，無法為城市通勤人員提供高效的出行方式。

2.3 感應(yīng)信號控制

感應(yīng)信號的工作原理需要事先在交通信號控制器內(nèi)部安裝設(shè)定初始綠燈等待時長，當(dāng)初始綠燈工作時間結(jié)束之后要進行一段等待時間設(shè)計。如果在等待時間期間并無車輛到達交通等待地點，感應(yīng)信號控制裝置會立刻改變車輛的相位。當(dāng)檢測出存在后續(xù)車輛裝置時，會根據(jù)車輛的數(shù)量適當(dāng)延長等待時間。車輛感應(yīng)控制原理采用了根據(jù)交通鑿求延長繹燈時間，直到綠燈時間達到最大值，或者綠燈期間交通流的車頭距測量值超過某一關(guān)鍵值。但是這種感應(yīng)信號控制方式針對跳相情況的處理方式存在嚴(yán)重不足，無法獲取理想的效果。

3 對城市軌道交通信號配時自動控制系統(tǒng)模型求解

軌道交通信號配時自動控制系統(tǒng)模型求解時，要應(yīng)用模糊控制技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多智能應(yīng)用技術(shù)等優(yōu)秀的計算方式完成計算最優(yōu)解工作。適當(dāng)?shù)囊鶕?jù)該路口的車輛通行現(xiàn)實狀況復(fù)雜性使用免疫算法，遺傳算法，蟻群算法等更加細(xì)致的計算方式明確最佳的軌道交通信號配時間隔，有利于實現(xiàn)高峰車流及時疏散，錯峰通勤的目的。遺傳算法的靈感來源于生物的自然進化，根據(jù)自然進化狀態(tài)得到智能的計算結(jié)果方式。再將遺傳算法應(yīng)用于城市軌道交通信號配時自動控制系統(tǒng)模型求解時，工作人員使用字符串將整個模型的構(gòu)建形成整體的人工編碼形式，做好原始種群的組建工作。函數(shù)能夠集中分析城市軌道交通配時設(shè)計中存在的各個參數(shù)，得出最佳的分配結(jié)構(gòu)方式。使用對應(yīng)的函數(shù)完成對初始化數(shù)據(jù)的分析解讀，不斷循環(huán)整個操作直到最后整個模型設(shè)立符合最優(yōu)化選擇。需要注意的是計算結(jié)果存在一定的隨機性缺乏唯一性，缺乏科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)計算驗證導(dǎo)致結(jié)果不能直接代表最終結(jié)果。在進行計算的時候要注意求解過程以及參數(shù)選擇等涉及到計算的各個方面的穩(wěn)定唯一性，分析相關(guān)參數(shù)的靈敏度，保證計算的科學(xué)合理有效。此為針對涉及到種群計算的建模方法，因為計算結(jié)果會同種群的大小變化密切相關(guān)聯(lián)，需要結(jié)合問題規(guī)模的變化而適當(dāng)?shù)脑黾踊蛘邷p少種群的數(shù)量保持計算算法的唯一收斂效果。利用人工智能的科學(xué)計算方式得到對城市軌道交通信號配時自動控制系統(tǒng)的方案生成式，方案選擇式。這樣的組成方式能夠明確固定時間網(wǎng)絡(luò)時間控制方式，完成交通信號等根據(jù)城市當(dāng)前的即時車輛通行情況做出科學(xué)的紅綠燈時間分配。在早晚交通高峰時期出現(xiàn)的交通信號控制方案，要集合預(yù)先車流量信息，城市擁堵情況，完成對信號配飾的時刻控制，順利完成信號控制方案之間的切換，快速調(diào)整不合理的部分，減少城市交通擁堵現(xiàn)象。

4 結(jié)語

城市軌道交通信號配時的傳統(tǒng)管理方式無法滿足當(dāng)前城市復(fù)雜的交通情況，人工智能提供的科學(xué)算法，為更科學(xué)，管理質(zhì)量更佳，時間配置更加科學(xué)的軌道交通信號配時提供了可能。

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